CN219164567U - 天线触控复用装置和耳机 - Google Patents

Abstract

本申请公开了天线触控复用装置和耳机。天线触控复用装置包括天线、触控信号传输路径、射频信号传输路径、触控芯片和射频芯片。触控信号传输路径连接天线与触控芯片。射频信号传输路径连接天线与射频芯片。其中，触控信号传输路径包括串联于天线与触控芯片之间的第一低通滤波模块和第二低通滤波模块，第一低通滤波模块与天线之间的走线距离小于第一低通滤波模块与第二低通滤波模块之间的走线距离；第二低通滤波模块与触控芯片之间的走线距离小于第一低通滤波模块与第二低通滤波模块之间的走线距离。通过上述方式，本申请能够减少触控信号传输路径与射频信号之间耦合对触控性能的影响，优化触控性能。

Description

天线触控复用装置和耳机

技术领域

本申请涉及电路技术领域，特别是涉及天线触控复用装置和耳机。

背景技术

在一些无线耳机等无线通信设备中，通常需要同时具有射频通信功能和触控功能。相关技术中，天线应用于发射和接收射频信号同时，也可以具有触控电极的功能，以实现天线触控复用。目前的天线触控复用装置中，发射射频信号时，射频信号会与触控信号传输路径耦合，导致触控性能恶化。

实用新型内容

本申请的实施例提供天线触控复用装置和耳机，能够减少触控信号传输路径与射频信号之间耦合对触控性能的影响，优化触控性能。

第一方面，本申请实施例提供一种天线触控复用装置。天线触控复用装置包括天线、触控信号传输路径、射频信号传输路径、触控芯片和射频芯片。触控信号传输路径与天线连接，并用于传输触控信号。射频信号传输路径与天线连接，并用于传输射频信号。触控芯片经触控信号传输路径连接天线。射频芯片经射频信号传输路径连接天线。其中，触控信号传输路径包括串联于天线与触控芯片之间的第一低通滤波模块和第二低通滤波模块，第一低通滤波模块与天线之间的走线距离小于第一低通滤波模块与第二低通滤波模块之间的走线距离；第二低通滤波模块与触控芯片之间的走线距离小于第一低通滤波模块与第二低通滤波模块之间的走线距离。

第二方面，本申请实施例提供一种耳机。耳机包括上述的天线触控复用装置、壳体和支撑组件。壳体天线触控复用装置设置于壳体内且贴近壳体设置。支撑组件用于支撑壳体和天线触控复用装置佩戴至佩戴位。

本申请的有益效果是：区别于现有技术的情况，触控芯片通过触控信号传输路径与天线连接。射频芯片通过射频传输路径与天线连接。天线能够起到传输射频信号的作用，同时也能够起到触控电极的作用。如此设置，天线功能与触控功能集成于一体，能够使天线触控复用装置的结构紧凑，进而能够减少使用本申请天线触控复用装置的耳机等电子设备中布局空间冲突的技术问题。本申请天线触控复用装置实施例中，触控信号传输路径包括串联的第一低通滤波模块和第二低通滤膜模块。其中，第一低通滤波模块与天线之间的走线距离小于第一低通滤波模块与第二低通滤波模块之间的走线距离。第二低通滤波模块与触控芯片之间的走线距离小于第一低通滤波模块与第二低通滤波模块之间的走线距离。换言之，第一低通滤波模块靠近天线设置，第二低通滤波模块靠近触控芯片设置。如此设置，第一低通滤波模块能够将天线触控复用装置中的射频信号阻断，减少其对触控芯片的干扰。第二低通滤波模块能够进一步将射频信号阻断，进一步减少射频信号对触控信号的干扰。由于第一低通滤波模块靠近天线设置，第二低通滤波模块靠近触控芯片设置，天线辐射的射频信号较少与第一低通滤波模块与天线之间的走线和第二低通滤波模块与触控芯片之间的走线耦合，保证了触控性能的可靠性。进一步地，第一低通滤波模块和第二低通滤波模块之间的走线与天线辐射出的射频信号耦合后产生的信号会被第一低通滤波模块和第二低通滤波模块从走线两端分别阻断，第一低通滤波模块和第二低通滤波模块之间走线与射频信号的耦合不会影响到触控芯片和射频芯片，所以可以灵活安排天线与触控芯片的相对位置，优化天线触控复用装置的空间布局。

附图说明

图1是本申请耳机实施例的示意图；

图2是图1所示耳机佩戴时的示意图；

图3是本申请天线触控复用装置的结构示意图；

图4是图3所示天线触控复用装置实施方式的示意图；

图5是本申请天线触控复用装置的结构示意图；

图6是图5所示天线触控复用装置实施方式的示意图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

参阅图1和图2，本申请实施例提供一种耳机10。耳机10可以包括天线触控复用装置100、壳体11、机芯12和支撑组件13。支撑组件13用于支撑壳体11和天线触控复用装置100佩戴至佩戴位。前述佩戴位可以为用户头部上的特定位置，例如头部的乳突、颞骨、顶骨、额骨等，又例如耳部背离头部的前侧，再例如头部的左右两侧且在人体矢状轴上位于用户耳部前侧的位置。壳体11内部可以设置机芯12等部件，机芯12能够将电信号转化为机械振动。机械振动可以主要经由用户的头骨等媒介传递(也即骨传导)而形成骨导声，也可以主要经由空气等媒介传递(也即气传导)而形成气导声。支撑组件13可以呈环状设置并绕设在用户的耳部上，例如图2中(a)所示；还可以设置成耳挂及后挂结构配合以绕设在头部的后侧，例如图2中(b)所示；也可以设置成头梁结构并绕设在用户的头顶上，例如图2中(c)所示。天线触控复用装置100能够使耳机10具有射频通信的能力，从而使其能够与手机或者平板电脑等智能终端设备通信。天线触控复用装置100还能够使耳机10具有触控功能，从而使用户能够通过触控功能控制耳机10。或者用户触控耳机10产生的信号能够通过天线触控复用装置100传递至前述的智能终端设备。天线触控复用装置100设置于壳体11内且贴近壳体11设置。天线触控复用装置100将天线110功能和触控功能集成为一体，设置在耳机10壳体11上。天线110与触控感应电极的复用能够使得耳机10的结构紧凑，减少电子元件布局时的空间冲突问题。

参阅图3，本申请实施例提供一种天线触控复用装置100。天线触控复用装置100包括天线110、触控信号传输路径120、射频信号传输路径130、触控芯片150和射频芯片160。天线110经触控信号传输路径120连接触控芯片150，天线110接收的触控信号能够经由触控信号传输路径120传递至触控芯片150。天线110经射频信号传输路径130连接射频芯片160，天线110所发射和接收的射频信号能够经过射频信号传输路径130传递至射频芯片160。触控芯片150与射频芯片160通讯连接。触控芯片150能够将触控触发的具体状态信息传递给射频芯片160。射频芯片160接收到的用于控制触控芯片150参数的信号能够传递给触控芯片150。

天线110可以是二维天线，二维天线由具有一定面积的片状金属构成，具体可至少参考相关技术，在此不再赘述。天线110能够用于传导射频信号。天线110能够将天线触控复用装置100中的导行波辐射至空间中，转变为自由空间电磁波。天线110也能够接收空间中的自由空间电磁波转变为天线触控复用装置100中流动的导行波。天线110通过传导射频信号，从而使天线触控复用装置100能够与外界射频通信。天线110与用户的手指或其他带有电场的器件接触时，能够在表面形成耦合电容。该耦合电容的电容值变化能够产生触控信号。综上，天线110同时具有转变射频信号的能力和感应触控的能力，天线110也是触控感应电极。如此设置能够将天线110功能与触控功能集成，以使天线触控复用装置100的结构紧凑，减少电子元件布局时的空间冲突问题。在一实施例中，天线110具有一天线馈点111，触控信号传输路径120和射频信号传输路径130均与天线馈点111电连接，以通过天线馈点111与天线110进行信号交互。

触控信号传输路径120与天线110连接，并用于传输触控信号。其中，触控信号传输路径120包括串联于天线110与触控芯片150之间的第一低通滤波模块121和第二低通滤波模块122。低频信号能正常通过第一低通滤波模块121和第二低通滤波模块122，而超过设定临界值的高频信号则被阻隔、减弱。第一低通滤波模块121和第二低通滤波模块122能够阻止射频信号传输路径130中的射频信号传输至触控芯片150，以减少射频信号对触控性能的影响。

具体而言，参阅图4，第一低通滤波模块121为感性电路。第一低通滤波模块121可以是由电感或者磁珠构成的电路，也可以是由电感与电容等器件构成的电路，并且最终电路呈现为感性。感性电路允许低频信号正常通过，阻止高频信号通过。可选地，第一低通滤波模块121的电感值大于或等于22nH。例如，选取电感值为22nH的电感元件或磁珠元件作为第一低通滤波模块121。电感值为22nH的感性电路的自振频率在2.4GHz附近或者在1.4GHz附近形成阻带，等效为电路开路。并且在高频开路的同时对500kHz以下的触控信号等效为短路，从而实现了低通高阻的滤波。天线110触控复用电路中触控信号合适的频率范围在500kHz以下，射频信号合适的频率范围在2.4GHz以上。大于或等于22nH的第一低通滤波模块121能够很好的满足天线触控复用装置100的需求。

第二低通滤波模块122为感性电路。第二低通滤波模块122可以是由电感或者磁珠构成的电路，也可以是由电感与电容等器件构成的电路，并且最终电路呈现为感性。感性电路允许低频信号正常通过，阻止高频信号通过。可选地，第二低通滤波模块122的电感值大于或等于22nH。例如，选取电感值为22nH的电感元件或磁珠元件作为第二低通滤波模块122。电感值为22nH的感性电路的自振频率在2.4GHz附近或者在1.4GHz附近形成阻带，等效为电路开路。并且在高频开路的同时对500kHz以下的触控信号等效为短路，从而实现了低通高阻的滤波。天线110触控复用电路中触控信号合适的频率范围在500kHz以下，射频信号合适的频率范围在2.4GHz以上。大于或等于22nH的第一低通滤波模块121能够很好的满足天线触控复用装置100中触控信号传输路径120截止射频信号，通过触控信号的需求。

由于射频信号会与触控信号传输路径120耦合，产生干扰信号，恶化触控性能。为了改善该技术问题，本申请天线触控复用装置100实施例设置第一低通滤波模块121与天线110之间的走线距离小于第一低通滤波模块121与第二低通滤波模块122之间的走线距离。第二低通滤波模块122与触控芯片150之间的走线距离小于第一低通滤波模块121与第二低通滤波模块122之间的走线距离。换言之，第一低通滤波模块121靠近天线110设置，第二低通滤波模块122靠近触控芯片150设置。如此设置，第一低通滤波模块121能够将天线触控复用装置100中的射频信号(导行波)阻断，减少其对触控芯片150的干扰。第二低通滤波模块122能够进一步将射频信号(导行波)阻断，进一步减少射频信号对触控信号的干扰。由于第一低通滤波模块121靠近天线110设置，第二低通滤波模块122靠近触控芯片150设置，天线110辐射的射频信号(自由空间电磁波)较少与第一低通滤波模块121与天线110之间的走线和第二低通滤波模块122与触控芯片150之间的走线耦合，保证了触控性能的可靠性。进一步地，第一低通滤波模块121和第二低通滤波模块122之间的走线与天线110辐射出的射频信号(自由空间电磁波)耦合后产生的信号会被第一低通滤波模块121和第二低通滤波模块122从走线两端分别阻断，第一低通滤波模块121和第二低通滤波模块122之间走线与射频信号的耦合不会影响到触控芯片150和射频芯片160，所以可以灵活安排天线110与触控芯片150的相对位置，优化天线触控复用装置100的空间布局。

可选地，第一低通滤波模块121与天线110之间的走线距离为0.2-90mm。例如0.3-70mm、3-50mm、5-30mm或者0.2-0.3mm。第一低通滤波模块121与天线110之间的走线若过长，则会增加射频信号与走线耦合的几率，会恶化触控性能。若第一低通滤波模块121与天线110之间的距离过短，则会导致元件分布密度过密，降低布局的灵活度。

可选地，第二低通滤波模块122与触控芯片150之间的走线距离为0.2-90mm。例如0.3-70mm、3-50mm、5-30mm或者0.2-0.3mm。第二低通滤波模块122与触控芯片150之间的走线若过长，则会增加射频信号与走线耦合的几率，会恶化触控性能。若第二低通滤波模块122与触控芯片150之间的距离过短，则会导致元件分布密度过密，降低布局的灵活度。

参阅图3，射频信号传输路径130与天线110连接，并用于传输射频信号。其中，射频信号传输路径130包括串联于天线110与射频芯片160之间的第一高通滤波模块131。第一高通滤波模块131允许高于某一频率信号通过，而阻碍较低频率的信号通过。第一高通滤波模块131能够阻止天线110的触控信号通过，从而减少触控信号对射频性能的影响，提升触控性能的可靠性。

参阅图4，具体而言，第一高通滤波模块131为容性电路。第一高通滤波模块131可以是由电容和其他电子元件组成的电路，组成的电容最终呈容性。容性电路允许高频信号通过，阻碍低频信号通过。可选地，第一高通滤波模块131的电容值小于或等于1μF。例如，选取电容值为1μF的电容器作为第一高通滤波模块131。电容值为1μF的电容器对于500kHz以下的信号等效为开路，对于2.4GHz左右的信号等效为短路，从而实现了高通低阻的滤波。天线110触控复用电路中触控信号合适的频率范围在500kHz以下，射频信号合适的频率范围在2.4GHz以上。小于或等于1μF的第一高通滤波模块131能够满足天线触控复用装置100中射频信号传输路径130截止触控信号，通过射频信号的需求。

天线110作为触控电极时，天然存在一定的寄生电容。寄生电容的存在会削弱触控芯片150的感应能力。虽然触控芯片150内会设计有补偿电路补偿寄生电容的影响，但射频信号传输路径130中的元件和射频芯片160会增大寄生电容，会超过触控芯片150的补偿能力。为了改善该技术问题，参阅图3和图4，本申请天线触控复用装置100实施例还包括第三低通滤波模块170。第三低通滤波模块170的一端与第一高通滤波模块131与射频芯片160之间的节点连接，第三低通滤波模块170的另一端接地。例如图4，第一高通滤波模块131包括一电容，第三低通滤波模块170包括一电感，电感设置于电容远离天线110的一侧且接地。

第三低通滤波模块170为感性电路。第三低通滤波模块170可以是由电感或者磁珠构成的电路，也可以是由电感与电容等器件构成的电路，并且最终电路呈现为感性。感性电路允许低频信号正常通过，阻止高频信号通过。与第一低通滤波模块121和第二低通滤波模块122同理，第三低通滤波模块170的电感值大于或等于22nH。如此设置，在天线触控复用装置100传导低频信号时，射频芯片160相对于触控信号传输路径120而言会接地短路，从而使射频芯片160等元件的寄生电容不会对触控芯片150造成影响，以优化触控性能。正因如此，射频芯片160的设计也能够不被触控性能所限制，能够便于射频信号传输路径130和射频芯片160的设计。第三低通滤波模块170由于低通高阻的特性，所以在射频信号传输时第三低通滤波模块170的加入对射频信号的传输影响较小。

在一实施例中，由于使用空间的限制，天线110设置为电小天线。由于电小天线110容抗高、电阻小，射频信号无法与电小天线110匹配，会造成射频信号传输可靠性的下降。为了改善该技术问题，天线触控复用装置100还包括天线匹配模块132，天线匹配模块132设置于第一高通滤波模块131与射频芯片160之间，天线匹配模块132一端与第一高通滤波模块131连接，另一端与射频芯片160连接。天线匹配模块132能够将射频信号与电小天线110调谐。天线匹配模块132可以使用L型匹配电路、T型匹配电路或者PI型匹配电路，在此不做具体限定。

进一步地，第三低通滤波模块170的一端与第一高通滤波模块131与天线匹配模块132之间的节点连接。如此设置，在天线触控复用装置100传导低频信号时，射频芯片160和天线匹配模块132相对于触控信号传输电路而言会接地短路，从而使射频芯片160和天线匹配模块132的寄生电容不会对触控芯片150造成影响，以优化触控性能。如此，射频芯片160和天线110匹配电路的设计也能够不被触控性能所限制，能够便于射频信号传输路径130中天线匹配模块132以及射频芯片160的设计。第三低通滤波模块170由于低通高阻的特性，所以在射频信号传输时第三低通滤波模块170的加入对射频信号的传输影响较小。

在一实施例中，参阅图5和图6，天线110具有天线馈点111和天线地点112，射频信号传输路径130与天线馈点111电连接。触控信号传输路径120与天线地点112电连接。天线馈点111和天线地点112间隔有一定距离，所以射频信号传输路径130与触控信号传输路径120之间的距离，以及射频芯片160和触控芯片150之间的距离均可以设置的较大，从而降低了对电路板集成度的要求，降低了设计成本。

进一步地，天线触控复用装置100还包括接地路径140。接地路径140包括第二高通滤波模块141。第二高通滤波模块141的一端与天线地点112电连接。第二高通滤波模块141的另一端接地。在传输射频信号时，接地路径140等效为一个分布参数电感，从而能够起到调谐点小天线110分布参数电容的效果。

具体而言，第二高通滤波模块141在接地路径140内进一步形成一LC谐振电路。例如第二高通滤波模块141包括一个电容和一个电感。或者第二高通滤波模块141设置成与接地路径140内的走线配合形成LC谐振电路。

具体地，接地路径140中的走线能够等效为分布参数电感，则走线与容性的第二高通滤波模块141等效为LC谐振电路。如此，第二高通滤波模块141设置成与接地路径140内的走线配合形成LC谐振电路。

在上述实施例的基础上，LC谐振电路的谐振频率小于射频信号的工作频率。如此设置的LC谐振电路呈感性。接地路径140呈感性，则天线110可以选取IFA、PIFA或者LOOP等带接地的天线110。在相同的净空条件下，上述的天线110相较于仅有天线馈点111的天线110具有更宽的带宽。

其中，第二高通滤波模块141为容性电路，电容值大于或等于22pF。第二高通滤波模块141为容性电路，且电容值小于或等于1μF。在上述范围内的第二高通滤波模块141对于500kHz以下的信号等效于开路，从而使接地路径140不会影响触控信号的传递。在上述范围内的第二高通滤波模块141对于2.4GHz以下的信号等效于短路。如此第二高通滤波模块141能够实现高通低阻滤波，以使天线触控复用装置100在射频信号工作时，接地路径140能够起到上述的技术效果。

综上所述，触控芯片150通过触控信号传输路径120与天线110连接。射频芯片160通过射频传输路径与天线110连接。天线110能够起到传输射频信号的作用，同时也能够起到触控电极的作用。如此设置，天线110功能与触控功能集成于一体，能够使天线触控复用装置100的结构紧凑，进而能够减少使用本申请天线触控复用装置100的耳机10等电子设备1中布局空间冲突的技术问题。本申请天线触控复用装置100实施例中，触控信号传输路径120包括串联的第一低通滤波模块121和第二低通滤膜模块。其中，第一低通滤波模块121与天线110之间的走线距离小于第一低通滤波模块121与第二低通滤波模块122之间的走线距离。第二低通滤波模块122与触控芯片150之间的走线距离小于第一低通滤波模块121与第二低通滤波模块122之间的走线距离。换言之，第一低通滤波模块121靠近天线110设置，第二低通滤波模块122靠近触控芯片150设置。如此设置，第一低通滤波模块121能够将天线触控复用装置100中的射频信号阻断，减少其对触控芯片150的干扰。第二低通滤波模块122能够进一步将射频信号阻断，进一步减少射频信号对触控信号的干扰。由于第一低通滤波模块121靠近天线110设置，第二低通滤波模块122靠近触控芯片150设置。天线110辐射出和接收的射频信号较少与第一低通滤波模块121与天线110之间的走线和第二低通滤波模块122与触控芯片150之间的走线耦合产生的干扰信号，保证了触控性能的可靠性。并且，第一低通滤波模块121和第二低通滤波模块122之间的走线与射频信号耦合后产生的信号会被第一低通滤波模块121和第二低通滤波模块122从两端分别阻断，第一低通滤波模块121和第二低通滤波模块122之间走线与射频信号的耦合不会影响到触控芯片150和射频芯片160，所以可以灵活安排天线110与触控芯片150的相对位置，优化天线触控复用装置100的空间布局。

以上仅为本申请的实施例，并非因此限制本申请的专利范围，凡是利用本申请说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本申请的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种天线触控复用装置，其特征在于，包括：

天线；

触控信号传输路径，与所述天线连接，并用于传输触控信号；

射频信号传输路径，与所述天线连接，并用于传输射频信号；

触控芯片，经所述触控信号传输路径连接所述天线；

射频芯片，经所述射频信号传输路径连接所述天线，所述触控芯片与所述射频芯片通讯连接；

其中，所述触控信号传输路径包括串联于所述天线与所述触控芯片之间的第一低通滤波模块和第二低通滤波模块，所述第一低通滤波模块与所述天线之间的走线距离小于所述第一低通滤波模块与所述第二低通滤波模块之间的走线距离；所述第二低通滤波模块与所述触控芯片之间的走线距离小于所述第一低通滤波模块与所述第二低通滤波模块之间的走线距离。

2.根据权利要求1所述的天线触控复用装置，其特征在于：

所述第一低通滤波模块与所述天线之间的走线距离为0.2-90mm；所述第二低通滤波模块与所述触控芯片之间的走线距离为0.2-90mm。

3.根据权利要求1所述的天线触控复用装置，其特征在于：

所述射频信号传输路径包括串联于所述天线与所述射频芯片之间的第一高通滤波模块。

4.根据权利要求3所述的天线触控复用装置，其特征在于：

所述天线为电小天线，所述天线触控复用装置还包括天线匹配模块和第三低通滤波模块，所述天线匹配模块设置于所述第一高通滤波模块与所述射频芯片之间，所述天线匹配模块一端与所述第一高通滤波模块连接，另一端与所述射频芯片连接；所述第三低通滤波模块的一端与所述第一高通滤波模块与所述天线匹配模块之间的节点连接，另一端接地。

5.根据权利要求3所述的天线触控复用装置，其特征在于：

所述第一低通滤波模块为感性电路，且电感值大于或等于22nH，并且/或者所述第二低通滤波模块为感性电路，且电感值大于或等于22nH；所述第一高通滤波模块为容性电路，且电容值小于或等于1μF。

6.根据权利要求1所述的天线触控复用装置，其特征在于：

所述天线具有一天线馈点，所述触控信号传输路径和所述射频信号传输路径均与所述天线馈点电连接。

7.根据权利要求1所述的天线触控复用装置，其特征在于：

所述天线具有天线馈点和天线地点，所述射频信号传输路径与所述天线馈点电连接，所述触控信号传输路径与所述天线地点电连接；所述天线触控复用装置还包括接地路径，所述接地路径包括第二高通滤波模块，所述第二高通滤波模块的一端与所述天线地点电连接，所述第二高通滤波模块的另一端接地。

8.根据权利要求7所述的天线触控复用装置，其特征在于：

所述第二高通滤波模块设置成与所述接地路径内的走线配合形成LC谐振电路。

9.根据权利要求7所述的天线触控复用装置，其特征在于：所述第二高通滤波模块为容性电路，且电容值小于或等于1μF；所述第二高通滤波模块的电容值大于或等于22pF。

10.一种耳机，其特征在于，包括：

如权利要求1-9任意一项所述的天线触控复用装置；

壳体，所述天线触控复用装置设置于所述壳体内且贴近所述壳体设置；

支撑组件，所述支撑组件用于支撑所述壳体和所述天线触控复用装置佩戴至佩戴位。

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